中空模具！3D打印開辟模具設計與制造的新途徑

金屬3D打印最有效的應用領域在哪里？毫無疑問，注塑模具是一大應用領域。雖然我們的想象力仍然制約著這項技術潛力的發(fā)揮，然而，驚喜還是不斷出現(xiàn)，而且最好的應用往往是那些無法通過傳統(tǒng)加工方式來實現(xiàn)的產(chǎn)品。

位于美國密歇根的PTI馬科姆工程塑料專注于生產(chǎn)注塑成型的塑料零件，他們?yōu)槠囍圃焐毯歪t(yī)療設備制造商提供注塑成型服務以幫助解決這些制造商面對的挑戰(zhàn)。然而也就是在最近，PTI才意識到金屬3D打印在注塑模具成型領域有更多的潛力可以挖掘。

PTI的注塑車間

一年多以來，PTI嘗試通過增材制造來加工隨形冷卻的注塑模具。也就是說，通過粉末床3D打印技術來加工內部含彎曲冷卻通道的模具，從而取代傳統(tǒng)的鉆孔方式實現(xiàn)模具在注塑過程中的快速冷卻，結果是提高了模具的冷卻效果和速度。這方面，不僅國外，國內包括上海悅瑞這樣的企業(yè)在3D打印隨形冷卻模具方面積累了多年的經(jīng)驗。

原來的模具設計（左）與現(xiàn)在的中空模具設計（右）

不過，針對于注塑產(chǎn)品，PTI進行了更加大膽想象：能不能舍棄內部的通道，而采取中空模具呢？因為3D打印中空模具會更加快速，更便宜。可以肯定的是，中空模具至少聽上去是不可思議的。因為中空就意味著重量很輕，然而由于模具需要承受注射成型的高壓力，所以傳統(tǒng)的模具都是結實且沉重的。

PTI所制造的這個模具是用于醫(yī)療行業(yè)的，模具有7英寸高，通過仿真數(shù)學分析發(fā)現(xiàn)，這種薄壁的空心模具可以提供注塑所需的強度，PTI于是決定通過3D打印來制造工具鋼材料的空心模具。

PTI中空模具與注塑成型產(chǎn)品

模具制造完成后就進入了注塑環(huán)節(jié)。雖然PTI工程師已經(jīng)做好了空心模具在高壓的注塑條件下會發(fā)生裂紋現(xiàn)象的心理準備，但幸運的是，模具并沒有產(chǎn)生裂紋，反而工作得很好 — 這與之前模擬的結果十分符合。即使在最初的測試過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，中空模具仍然有效地工作，這足以證明這種想法是有前途的。不僅如此，注塑的時間也從原來的46.5秒縮短到了現(xiàn)在的41.5秒。

但如果只因此就認為空心模具的應用空間巨大還是太草率了。它還需要在不同形狀、尺寸、和壁厚的情況下進行更多的測試。不過，無論是隨形冷卻模具還是中空模具，可以肯定的是，3D打印在注塑模具領域的價值必將越來越大。

另外值得一提的是，這種空心模具在注塑過程中所用到的冷卻介質與之前有所不同，不是水而是液體二氧化碳。這是因為這種物質的冷卻均勻性更好。而所采用的便攜式可編程的二氧化碳輸送系統(tǒng)是由林德工業(yè)氣體提供的。

來源：3D科學谷